城市建成区海绵城市建设的几点思考

(中国电建集团 西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710018)

1 研究背景

近几十年来，随着我国工业化与城市化进程的加快、土地利用方式的转变以及社会经济的快速发展，城市生态系统的格局、规模和质量都发生了深刻的变化，城市洪涝灾害频发、水污染严重已成为我国许多大城市最严重的水问题，许多城市都出现了水资源匮乏、湿地萎缩、河道干枯、水系污染、干旱与洪涝灾害不断发生等现象[1-3]。因此，为了促进我国城市生态环境保护与规划、国民经济健康稳健增长、社会发展持续向好，更好地综合解决城市水问题，补齐、缓解城市生态文明建设与城市基础设施建设的短板，践行生态文明理念，我国正在发展、推动将“海绵城市”作为一种新型的城市建设与维护模式[4]。

“海绵城市”的概念类似于美国的低影响开发(LID)技术[5]和可持续的城市排水系统(SuDs)[6]，与英国的蓝绿色城市(BGCs)[7]以及澳大利亚在20世纪90年代提出的水敏城市设计(WSUD)[8]相似，或者是结合了美国和澳大利亚方法的新西兰的低影响开发城市设计(LIDUD)[9-10]。“海绵城市”是对传统的雨水收集、排水系统和中水回用等的综合集成与革新，以城市内涝积水的有效缓解、雨洪风险的可靠治理以及雨水资源的优化利用为出发点与落脚点，从恢复、加强自然环境的滞渗、调蓄、净化等功能出发，加强绿色环保的水环境设施(拟自然改造)，使混凝土路面、不透水铺装等代表的灰色/黑色水设施占比大幅下降；采用加强前期规划、设计和后期设施建设维护，联合自然土壤和生态系统来解决、缓解城市地表水及洪水与相关的城市水管理问题，并实现地表水下渗、储存、缓释与地下水的相互转化，构建人工-自然耦合的雨水生态系统[11]。

为了鼓励、推动各级政府、企业及社会团体贯彻实施海绵城市建设，住建部在2015年颁布了包括厦门、武汉在内的首批16个试点城市，2016年又颁布了包括北京、深圳在内的第二批14个试点城市；各省也相继发布了《关于推进海绵城市建设的指导意见》[12]。随后各城市也制定了海绵城市计划，海绵城市建设理念、措施在各地建设项目上被不断应用。但是，在实施过程中，出现了一系列问题，诸如片面强调海绵城市建设的优点，实行一刀切，所有项目、所有区域都进行海绵城市建设。

为了更好地总结经验，尤其是城市建成区的海绵城市建设经验，为下一阶段工作提供借鉴指导，本文根据工程实践及相关文献，对我国城市建成区海绵城市建设现状及其存在的问题进行了总结分析，在此基础上，提出了相应的建设思路和解决对策。

2 问题分析

2.1 没有系统考虑问题，而是单一地解决水安全或水污染问题

海绵城市系统是一个统一的有机整体，包括起基础配置作用的源头径流控制系统、承担雨水收集转运的雨水管渠系统、保障系统安全运行的超标雨水径流排放系统(弃流)及调蓄回用系统，同时在适宜的部分区域打造的水景观。但是实际建设过程中，往往仅解决地面积水、雨水径流漫水或者初雨污染，没有考虑到雨水径流排入其他水体所增加的污染负荷；或者仅仅设计了初期雨水处理，对其水资源利用优化则很少考虑[13]；个别工程项目只是把水资源利用当做一个考核指标来完成，简单地将其作为绿化用水，没有将初期雨水处理后的雨水与污水处理厂的出水真正当作资源。尤其是在我国北方地区，年降水量较少且时空分布不均匀，城市河流径流较少，需水量又大，许多河流在枯水期甚至出现断流。

2.2 只注重工程设计，轻视景观改造提升，缺乏对地方文化特色融入

目前对城市建成区的海绵改造，一般是结合现场地形，以海绵措施(下沉绿地、透水混凝土、透水铺装、雨水花园、湿地塘、蓄水模块等)就地迟滞、消纳降雨形成的地表径流量。但是，针对我国城市建成区的海绵改造，在设计调蓄设施时，却都缺乏景观性、科学性考虑，对居民活动娱乐空间的考虑也较少。其原因主要有以下几个方面。

(1) 城市建成区的很多居住区，在铺装材料的应用上多为简单的更换路面铺装材料；至于将老城区的特色文化融入铺装中以展现每个区域的特色，则很少设计或者考虑的较少。

(2) 海绵城市改造选择的植物单一。现状老旧小区的绿化均为高大的乔木和杂乱无章的灌木、草坪，缺乏管理，小区绿化景观效果较差。改造时，为了达到海绵建设效果，一般是选择耐涝耐旱的植物种类，种类较少，植被景观性较差。

(3) 缺少对老城区的文物保护，也缺少对所在区域的历史沿革、神话传说、民间故事、古迹遗址、风俗习惯等人文要素进行全盘汇拢、分析和调研，没有进行合理规划与开发利用。

同时，限于资金和产权方的要求，对改造区域与现状景观的联合规划缺乏考虑。

2.3 片面追求维持城市天然水文特征

目前，提及海绵城市建设要求或者标准时，均会提及“自然积存、自然渗透、自然净化”，许多设计人员和施工单位技术员，甚至不少涉水专业学者均认为海绵城市建设的基本要求就是恢复、保持城市开发前的自然水文特征[14]。但是海绵城市建设是以恢复、构建原始地貌下垫面松散沉积物为目标，利用孔隙、裂隙形成的地下空间对雨水径流的自然调节、延缓迟滞功能，使水通过植被耕作层、土壤层和湿地的微生物作用与生物生长得到自然净化[15]。而将城市下垫面完全恢复到自然、原始状态，既没有必要也无法实现。

(1) 城市建设过程中，人类活动必然改变部分区域下垫面的形式，海绵城市建设理念只是希望将人类活动对城市水文生态系统的影响尤其是不利方面减少或者减缓其最大影响的叠加效应，一般只是通过透水路面、雨水花园、湿地塘等海绵措施对天然土壤、绿地雨水渗滞净功能的“拟自然性”重构及局部强化，而非完全恢复其自然性。

(2) 现代城市建设极大地改变了城市下垫面形态、组成与地下空间的空间展布，城市人口和产业聚集效应不断加大，这些区域遭遇暴雨时叠加强度大，初雨污染物排放水量大、浓度高，仅靠自然调蓄和净化不可能满足城市雨洪的高标准要求。

(3) 自然状态未必就是最合理的，而且自然状态也是一个不断发展、进化的过程。

2.4 设计单纯依据规范，缺乏结合实践状况的细化改进

海绵城市建设目前主要依据中央及各级地方政府发布的规范、指南、实施办法等，在实际设计、施工过程中，只是片面单纯地依据规范、满足规范要求，较少与工程区域的地质、水文地质条件相结合进行细化修改、完善。例如，只是依照规范要求进行分层填筑，但对于分层填筑材料的种类、分层厚度、填筑材料的替换性等没有进行试验、论证。对于如何既能使改造效果最佳，又能最大化节约材料，优化利用当地原材料、减少能耗和促进当地建材市场发展，更是鲜少涉及。下沉绿地和雨水花园种植层在改造范围内均为一个厚度，既没有考虑不同种类植被对种植层的不同需求，也没有考虑雨水下渗地下径流汇聚的要求。

2.5 施工工期、施工与设计配合不够紧密，结合场地限制考虑较少

城市建成区海绵城市建设的地质勘察、工程测量、管网探测、施工围挡会对城市交通、市民生活造成一定的影响，如何合理、有效地安排施工工期，结合地方政府的环保限令(比如，北方部分城市供暖期会发布“禁土令”)，合理安排施工分区建设时序与设计图纸供应及保障，做好各工区、各工序、各施工单元的组织协调成为这类市政工程按计划工期实施的关键。

同时，工程建设场地受限，在有限、狭小的围挡区内开展施工是这类海绵设施建设的常态，如何布置管材堆放区、材料加工区、蓄水模块调试区，使这些工作能够搭接、平行施工，往往决定了工程进度能否得到保证。

3 对策措施

3.1 海绵城市是一个系统工程，必须用系统思想统领工程建设

海绵城市建设按照其建设时序，应当包括前期的规划策划、决策设计、施工准备、施工建设、设施运营维护、施工监理、投资控制与进度计划等环节，每个环节又包含多个相互关联的部分。例如，在前期决策设计或者施工建设阶段，涉及到城市水系统、住宅小区、市政道路、公共绿地与广场、能力建设以及单项海绵措施技术；在监理环节，与海绵建设相关的规划、城市管理、住房和建设、水利、市政水务、生态环保和园林绿化等部门均需参与。因此，政府部门要建立系统的海绵城市建设工作与管理体系，杜绝各部门分割管理，提高整体性和系统性，加强相关管理和政策支持[12]。

其次，海绵城市建设的施工组织设计也是一个系统工程，应该有序制定分期开发计划，根据城市发展进程的不同和低影响开发的周期规律，分期分批次合理开发建设，分区域、分等级形成一个城市多片区多节点网格状式立体布局，以解决城市洪涝灾害、水污染严重及水资源短缺，支撑城市的水生态文明建设与可持续发展。例如，土方平衡中加入景观设计微地形的利用，一般可以利用GIS等专业软件快速统计大面积土方挖填方量，通过联通水系、堆筑岛屿和构建坑塘，土方就地产生就地消纳，可以完美解决土方堆积、外运和缺少土方客土问题，在项目区内实现优化。同时也改善了水陆格局，可以恢复动植物多样性生境。

3.2 解决方案必须扩展到城区外

建成区建筑密集，硬化率高，致使海绵改造难。这就需要在实施战略上将海绵城市建设不仅仅局限在城市建成区范围，减少海绵城市建设工程的小、散、碎片化现象，而是要结合城区外的山水林田湖生态系统的生态文明建设，构建覆盖整个区域、流域尺度的“大海绵系统”，真正发挥出海绵设施的功效，以解决城市建成区的水问题。

在城区外加大生态修复力度，保护、修复天然湖泊、湿地、河流河道等原有海绵体，结合水库、护城河、引排水渠道等各类人工水体，使各项海绵措施、海绵体串联起来，形成水系连通，发挥最大的水质净化、生态系统服务价值与雨洪调蓄功能。例如，济南实施了玉绣河、历阳河、兴济河等20个水环境治理工程，建设了一批雨水调蓄池、雨水泵站、渠道涵闸、生态植被缓坡、沿河湿地塘等雨洪调蓄设施，提高了河流、两岸水位变动带和山间小溪的吸纳、蓄渗、缓释、净化能力；提高了地表水与地下水的相互转化、补给，提高了水资源的利用效率[16]。陕西省西安市通过实施沣河、渭河沿岸湿地恢复，将城区无法吸纳的雨水通过沟渠管道等输引水工程引入城区内外河湖水系。这样既增加了水系的补水，又降低了内涝积水、污染物排放的风险。

同时，海绵城市建设是在城镇、区域、流域等大尺度空间上对水安全、水资源、水环境、水生态的全方位的定义[17]。为了解决“城市看海”问题，仅靠低影响开发的雨水花园、下沉式绿地、透水铺装的建设，一旦在应对超标暴雨、特大暴雨时，只能是杯水车薪。为此，必须将原来的湖泊、湿地恢复起来，并与河流水系连通起来，才能真正使城市具备“海绵”属性，同时在很大程度上也增强了地下水-地表水的互补作用，恢复城市水系自我修复、自我维系能力；如果把城市建设在原来的湖区里，内涝则不可避免。

3.3 综合考虑水质、水量问题，资源化利用雨水，提升城市品质

海绵城市建设的关键与核心在“水”，水是城市的命脉。因此，研究海绵城市的水科学问题必须统筹解决水质达标、水量可控、雨水资源合理利用。

海绵城市建设通过在城市建成区改造建设一系列低影响开发(LID)设施，应用控源减排、综合截污、生态修复的理论，起到滞水、蓄水的作用，延缓、改变区域地表径流，通过土壤渗透、雨水滞留、储存、净化、径流补给地下水，消纳城市雨洪，改善城市河流水质[18-19]。比如，许昌市通过全长82 km的曹魏古城环城河、贯穿南北的清泥河、清潩河、学院河以及芙蓉湖、鹿鸣湖城市湖泊将河流水系连通起来，构建了“五湖四海畔三川、两环一水润莲城”的水系格局，形成了许昌市的海绵体系框架，这些还可以改善城市生态系统的多样性，为更多种类的生物(比如鸟类、蝴蝶和蜻蜓等)提供新的栖息地；也可以通过创造更大的休闲娱乐空间(比如城市中央公园)，提高一个地区的城市价值，为公众带来多重好处[20]。图1为城市河流水质改善策略框架。

图1 城市河流水质改善策略框架Fig.1 Strategies for water quality improving of urban rivers

3.4 设计结合景观，融入当地历史文化元素

“发展中国特色社会主义文化”，这是党的十九大报告为我国的文化建设提供的基本思路与根本遵循。而城市作为人类聚集区，更应该发挥其在文化展示方面的核心作用。所以，在这种大趋势的前提下，景观设计需要不断地融合相关专业，将景观融入到市政的每一个项目当中，让城市建成区的海绵改造通过景观改造展示区域特色。为此，在设计过程中，需要考虑到以下因素。

(1) 文化传承。在海绵改造景观设计中融入当地文化历史，使这些文化再现，进而实现文化传承的目的。华夏文明是世界文化的发源与传承，许多地方有着浑厚的民族文化、家族文化、家风文化，都是可以利用的文化基础。

(2) 优化设计。对于城市建成区的海绵改造，必须要考虑居民对休闲娱乐与生活场所的需求，景观设计要赋予更多的功能属性，改造区域与现状景观规划联合，进行相关景区功能补充和内容上的再创造，形成相互映衬的整体景点，以满足不同人群的需求。同时，把健康休闲生活文化融入景观设计，推广休闲生活文化理念，并结合当地风俗文化背景，让人们能够时时感受文化熏陶。

(3) 生态环保。在原有自然资源得到保护的基础之上，进行景观设计与改造，加强对绿地铺装等景观元素的打造。将绿色文化和海绵文化融入其中，打造一个生态环保的海绵城市景观。

(4) 文化元素。在建筑物设计细节上融入地域文化元素，对城市建成区的建筑风格进行深入研究，同时挖掘地方特色。在满足使用的前提下，打造具有特色的城区景点，可以采用情景再现型、园林型、遗址型、文化创意型和主题建筑型等。比如情景再现型，就是利用古代名人留下的著名诗句等。

4 结 论

(1) 海绵城市建设是我国城市基础设施建设在生态方面的更高层面的表述，更是我国水生态文明建设和可持续发展的战略安排和具体措施。但是，关于海绵城市及其构建的理论、方法、技术，需要设计单位深入研读各种规范、文件精神，广泛征求相关领域专家、学者的建议，强化诸如水利、城市规划、环境地质、生态学及风景园林等多学科的交叉与融合。规划部门应做好我国海绵城市建设的长远规划与顶层设计，并将其贯彻下去，使综合解决城市水问题与新型城市发展在全国逐渐展开。同时，海绵城市建设本身是一个开放、包容的系统，并不是解决城市水问题的唯一理念和模式。

(2) 他山之石可以攻玉，我国各地海绵城市建设试点城市的建设已经开展有几年的时间了。总结这些海绵城市建设试点的经验教训，经济合理地将各种海绵城市措施实现有机组合及规模的优化配置，是海绵城市建设的重要载体，也是海绵城市成败的关键。同时，高端引智支撑，充分发挥现有的购买技术服务，以科学咨询支撑科学决策，实现与生态园林城市、森林城市、国家人居环境城市、智慧城市等城市建设与可持续模式的有机结合。

(3) 做好顶层设计与强化规划管控。应当按照《海绵城市建设指南》，融入海绵城市建设理念，依序推进城市排水专项规划、海绵城市建设专项规划。有序开展建设工程，切忌一哄而上，各地应量力而行。

同时，应当根据气候特征、河流径流变化、水系连通状况以及土地开发规划等，科学确定不同区域年径流总量控制率、年SS总量去除率、雨水资源利用率、下沉式绿地率及透水铺装率等低影响开发的控制指标。

(4) 目前，我国正在开展“生态修复、城市修补”的城市“双修”工作、海绵城市和综合管廊建设的试点工作，可以充分融合多项试点工作，形成合力；同时可以结合当下开展的水源地水质保护建设与面源污染治理等活动，共同解决海绵城市建设的资金及开展工作。但是，海绵城市建设工作的开展也不能单一地依靠政策扶持，应当创新开拓思路，将其与水环境治理、水生态修复工作统一起来，发挥大企业、大集团在科研人才、技术施工、设备制造、资金统筹、建设管理等方面的优势，明确责任，保障各项工作完成。同时，在营收方面应建立长效机制，比如市政排水管网建设费用节约、水资源出售使用费等，让海绵城市建设产生一定的经济效益，具备自我造血能力，滚动支持。